破解煤层气“密码”的华北方案

邱宜东　黄韬　任远

华北油田在山西沁水盆地开发煤层气已经16年，累计向国家贡献清洁能源100多亿立方米。然而，受煤层埋深大、渗透率低、局部构造复杂等因素影响，导致煤层气区块整体资源始终未能得到有效利用。

如何高效盘活沁水盆地“乌金”中的资源？华北油田煤层气人面对难题，解放思想、打破常规，变“不可能”为“可能”，创新地质理论认识，坚持地质工程一体化，以“四变”疏导为手段，在郑庄区块实现新钻水平井日产气量万方以上井比例超过40%的基础上，又传来单井最高日产气达到2.3万立方米好消息，打破了该地区煤层气16年沉寂，通过破解煤层气“密码”，华北油田已建成我国首个年地面抽采能力超过20亿立方米的煤层气田，从而牢牢地将煤层气的能源“金饭碗”端在了手里。

  一、解码井型最大控储，变“直井”为“水平井”

郑庄区块于2010年开始规模建产，初期产能建设开发井型以直井为主，通过近4年精细排采，到2015年，日产气量仅50万立方米，直井平均日产气量500方，表现为低产井比例达50%，采气速度1.1%，产能到位率仅24%，开发效果差、效益差。

该区块煤层气资源富集，是樊庄区块取得成功经验和技术后的推广应用区块，亦是华北油田拓展煤层气业务的关键区块，那么，资源富集却低产低效的原因是什么？如何才能有效提高单井气量？如何才能实现效益开发？要寻找主因，唯有创新思路。科研人员通过横向地质参数对比、纵向储层精细评价，室内现场同分析，深挖根源找主控，明确了该区块位于寺头断层下降盘，受构造影响，为挤压型储层，地应力大、物性差，常规直井改造不仅井控范围小，而且压降漏斗难扩展，要提高产量唯有改变井型。在深化储层认识的基础上，创新研发了L型水平井新井型，精细构建水平井导向地质模型，“靶前辨标志，逐层逼近”，确保成功着陆，同时坚持“靶后走甜点，精刻甜点剖面”保证煤层钻遇率。通过长水平进尺串接天然裂缝，实现最大控储，源头上增大井控资源支撑高产。

目前，华北油田综合实现煤层气水平井产量大幅提升，产能到位率达95%以上，日产1万立方米单井比例达40%以上，迈向了新高度。

  二、解码工艺储层增渗，变“低渗”为“高渗”

沁水盆地属于高阶煤储层，具有低压、低渗、低饱和、非均质性强的“三低一强”特征，煤岩渗透率普遍小于1毫达西，国外普遍认为高阶煤是勘探开发的“禁区”，很难实现效益开发。国内通过不断创新压裂改造工艺，意识到通过压裂改造可以在高阶煤储层取得工业气流。那么，对于渗透率更低、直井井均产量不足500方的郑庄区块，如何才能实现高产？

华北油田煤层气以“地质工程一体化”为思路，打破专业技术壁垒，通过顶层设计思考运筹，以地质思维攻关工程技术，编制科学合理的技术方案，找准定位、有的放矢，实现工程地质相匹配。在钻井工程方面，以“低污染、优质煤层钻进”为理念，研发新型钻井液，降低污染保护原始渗透率;采用近钻头测量，仿佛给钻头配上“眼睛”增加优质煤层进尺提高井眼渗透率。为了满足不同井场条件、压裂规模和排量工艺的要求，在工程方面，工程技术人员克服前期煤层气水平井压裂工艺技术单一、施工进度慢、改造范围小等问题，分而治之、逐个击破，依据煤体物性、埋深及地应力分析煤体差异，形成了当前以桥射联作和连续油管工艺为主体的水平井分段改造工艺。

通过大力实施“地质工程一体化”，华北油田目前已实现煤层气钻井提速10%，煤层钻遇率达到96%。

  三、解码机理提高效率，变“慢排”为“快返”

随着煤层气开发的不断深入，对煤层气井排采管控提出了更高的新的要求，排采管控不仅要保障煤层气井产能的有效释放，更要通过科学合理的控制缩短排水提产期，提高动态渗透率，提高流体产出效率。

技术人员以“疏导式排采”为理念，依托室内试验，深化机理研究，细化流体产出规律研究，针对不同储层特征、井网条件，形成了水平井差异化排采管控技术。针对井网内已降压区，采用“快降快提”排采模式，有效缩短排水周期，快速降压解吸产气，减小压裂对储层的增压作用，充分释放单井产能。针对井网外未降压区，采用扩边井定水-定压排采模式，延长排水周期，实现压降漏斗最大化扩展，延长稳产期。

二季度，该分公司已实现煤层气井产量和煤层气开发效率的双提升，排水提产期由原来的半年以上缩短至3～4个月，提产效率显著提升，从控制上优化排采技术保障上产稳产。

  四、解码现场最优保障，变“传统”为“数控”

与常规油气储层相比，煤储层往往在生产过程中更容易造成储层伤害。因此，现场的精细管理始终是煤层气井全生命周期永恒的主体，考验着每一名煤层气人。

以“最优保障”为理念，为科学合理上产稳产，技术人员深化微观渗流与宏观流动匹配，建立符合地下气、水客观规律的排采方法与管控指标，从宏观指标控制向微观指标转变，利用控制指标，让现场工人快速掌握现场操作流程;利用渗流指標，让开发人员快速读懂地下渗流状态，实现精细控制。同时，以“稳定、高效、节能、环保”为核心，优化举升排采工艺设备，实现水平井排采设备多元化，建立水平井排采工艺选型图版，保障L型水平井实现智能化、远程化、精细化、数字化精细控制。

华北油田以智能排采为切入点，实现了由自动化向智慧化的转变。智能排采的广泛应用和智能间抽排采规模的不断推广，使得数据能够溯源，排采参数最优化，恶劣天气可远程管控，满足了煤层气井排采规律的要求。智能排采控制系统的实施，避免员工到井场上进行操作，不仅降低了员工的劳动强度，而且节约了劳动力成本。用计算机替代生产中各种危险和耗费大量人力物力的环节，提高了安全生产系数。在此控制系统下，煤层气井的排采符合连续、渐变、稳定、高效的排采模式，降低了煤层气井排采成本，提高了排采效率和精细排采程度，使煤层气的勘探开发进入了安全化生产、智能化排采、精细化管理阶段。从生产现场到调控中心立体化气田生产监控、运行、指挥的模式已逐步形成，华北油田正加速建设更加快捷高效的智慧型煤层气及生产运营管理系统。

走过16年煤层气勘探开发路，华北油田公司依托科技创新，持续升级开发关键技术、创新现场管理模式，在高阶煤储层中刨出了华北油田煤层气“半壁江山”，夯实了煤层气业务高质量发展的技术、管理、经验基础。

（作者单位：华北油田山西煤层气勘探开发分公司 邱宜东 黄韬 任远）